STL (формат файла) - STL (file format)

STL
	CAD-представление тор (показаны как два концентрических красных круга) и приближение STL той же формы (составлено из треугольных плоскостей)
Расширение имени файла	.stl
Тип интернет-СМИ	модель / stl; модель / x.stl-ascii; модель / x.stl-binary;
Разработан	3D системы
изначальный выпуск	1987
Тип формата	Стереолитография

STL это формат файла родной для стереолитография CAD программное обеспечение, созданное 3D системы.^[1]^[2]^[3] STL имеет несколько бэкронимы такие как "Стандартный язык треугольников" и "Стандартный Мозаика Язык".^[4] Этот формат файла поддерживается многими другими программными пакетами; он широко используется для быстрое прототипирование, 3D печать и автоматическое производство.^[5] Файлы STL описывают только геометрию поверхности трехмерного объекта без какого-либо представления цвета, текстуры или других общих атрибутов модели САПР. Формат STL определяет как ASCII и двоичный представления. Двоичные файлы встречаются чаще, поскольку они более компактны.^[6]

Файл STL описывает необработанный, неструктурированный триангулированный поверхность на единица измерения нормальный и вершины (упорядоченные правило правой руки ) треугольников с помощью трехмерного Декартова система координат. В исходной спецификации все координаты STL должны были быть положительными числами, но это ограничение больше не применяется, и сегодня в файлах STL обычно встречаются отрицательные координаты. Файлы STL не содержат информации о масштабе, и единицы измерения являются произвольными.^[7]

ASCII STL

Файл ASCII STL начинается со строки

твердый имя

куда имя - необязательная строка (хотя, если имя опущено, после твердого должен оставаться пробел). Файл продолжается с любым количеством треугольников, каждый из которых представлен следующим образом:

грань нормальная п_я п_j п_k    вершина внешнего цикла v1_Икс v1_у v1_z        вершина v2_Икс v2_у v2_z        вершина v3_Икс v3_у v3_z    endloopendfacet

где каждый п или же v это число с плавающей запятой в знакмантисса - "е" -подпись-показатель степени формат, например "2.648000e-002". Файл заканчивается

Endolid имя

Пример ASCII STL из сферикон

Структура формата предполагает, что существуют другие возможности (например, фасеты с более чем одним «циклом» или циклы с более чем тремя вершинами). Однако на практике все грани представляют собой простые треугольники.

Пробелы (пробелы, табуляторы, символы новой строки) могут использоваться в любом месте файла, кроме чисел или слов. Пробелы между «фасетом» и «нормальным» и между «внешним» и «петлевым» обязательны.^[6]

Двоичный STL

Поскольку файлы ASCII STL могут становиться очень большими, существует двоичная версия STL. Двоичный файл STL имеет 80-символьный заголовок (который обычно игнорируется, но никогда не должен начинаться со слова «сплошной», потому что это может привести к тому, что некоторые программы будут считать, что это файл ASCII STL). За заголовком следует 4-байтовый прямой порядок байтов Целое число без знака, указывающее количество треугольных граней в файле. Далее следуют данные, описывающие каждый треугольник по очереди. Файл просто заканчивается после последнего треугольника.

Каждый треугольник описывается двенадцатью 32-битными числами с плавающей запятой: три для нормали, а затем три для координаты X / Y / Z каждой вершины - так же, как в ASCII-версии STL. После них следует 2-байтовое («короткое») целое число без знака, которое является «счетчиком байтов атрибута» - в стандартном формате оно должно быть равно нулю, потому что большая часть программного обеспечения не понимает ничего другого.^[6]

Числа с плавающей запятой представлены как IEEE с плавающей точкой числа и предполагаются прямой порядок байтов, хотя в документации об этом не говорится.

UINT8 [80] - заголовок UINT32 - количество треугольников
для каждого треугольника REAL32 [3] - Вектор нормали REAL32 [3] - Вершина 1REAL32 [3] - Вершина 2REAL32 [3] - Вершина 3UINT16 - Счетчик байтов атрибута

Цвет в двоичном STL

Существует как минимум два нестандартных варианта двоичного формата STL для добавления информации о цвете:

Пакеты программного обеспечения VisCAM и SolidView используют два байта «счетчика байтов атрибута» в конце каждого треугольника для хранения 15-битного RGB цвет:
- биты от 0 до 4 - это уровень интенсивности синего (от 0 до 31),
- биты с 5 по 9 - это уровень яркости зеленого (от 0 до 31),
- биты с 10 по 14 - это уровень яркости красного (от 0 до 31),
- бит 15 равен 1, если цвет допустим, или 0, если цвет недопустим (как с обычными файлами STL).
Программное обеспечение Materialize Magics использует 80-байтовый заголовок в верхней части файла для представления общего цвета всей части. Если используется цвет, то где-то в заголовке должен быть ASCII строка «COLOR =», за которой следуют четыре байта, представляющие красный, зеленый, синий и альфа-канал (прозрачность) в диапазоне 0–255. Это цвет всего объекта, если он не переопределен для каждого аспекта. Магия также распознает материальное описание; более подробная характеристика поверхности. Сразу после спецификации «COLOR = RGBA» должна быть другая строка ASCII «, MATERIAL =», за которой следуют три цвета (3 × 4 байта): первый - это цвет диффузное отражение, второй цвет зеркальный блик, а третий - окружающий свет. Параметры материала предпочтительнее цвета. Цвет каждого аспекта представлен в двух байтах «счетчика байтов атрибута» следующим образом:
- биты от 0 до 4 - это уровень яркости красного (от 0 до 31),
- биты с 5 по 9 - это уровень яркости зеленого (от 0 до 31),
- биты с 10 по 14 - это уровень яркости синего (от 0 до 31),
- бит 15 равен 0, если этот фасет имеет свой собственный уникальный цвет, или 1, если должен использоваться цвет для каждого объекта.

Порядок красного / зеленого / синего в этих двух байтах обратный в этих двух подходах - поэтому, хотя эти форматы легко могли быть совместимы, изменение порядка цветов на противоположное означает, что это не так - и, что еще хуже, общий файл STL читатель не может автоматически различить их. Также нет способа сделать фасеты выборочно прозрачными, потому что нет значения альфа для каждого фасета - хотя в контексте современного механизма быстрого прототипирования это не важно.

Грань нормальная

Как в ASCII, так и в двоичной версии STL грань нормальная должен быть единичный вектор направленный наружу от твердого объекта. В большинстве программ это может быть установлено на (0,0,0), и программа автоматически вычислит нормаль на основе порядка вершин треугольника, используя "правило правой руки ". Некоторые загрузчики STL (например, плагин STL для Art of Illusion) проверяют, соответствует ли норма в файле нормальному значению, которое они вычисляют с использованием правила правой руки, и предупреждают пользователя, когда это не так. Другое программное обеспечение может игнорировать нормальный аспект полностью и использовать только правило правой руки.Хотя редко можно указать нормаль, которая не может быть вычислена с помощью правила правой руки, для того, чтобы быть полностью переносимым, файл должен и обеспечивать нормаль фасета, и соответствующим образом упорядочивать вершины. Заметным исключением является SolidWorks, который использует нормаль для эффекты затенения.

Использование в 3D-печати

3D принтеры создавать объекты, укрепляя по одному слою за раз. Для этого требуется серия замкнутых 2D-контуров, которые заполняются затвердевшим материалом по мере слияния слоев. Естественным форматом файла для такой машины была бы серия замкнутых многоугольников, соответствующих различным Z-значениям. Однако, поскольку можно изменять толщину слоев для более быстрого, но менее точного построения, было легче определить модель, которую нужно построить, как замкнутую. многогранник которые можно разрезать на необходимых горизонтальных уровнях.

Формат файла STL может определять многогранник с любой многоугольной гранью, но на практике он всегда используется только для треугольников, а это означает, что большая часть синтаксиса протокола ASCII является излишней.

Чтобы правильно сформировать трехмерный объем, поверхность, представленная любыми файлами STL, должна быть замкнута и соединена, где каждое ребро является частью ровно двух треугольников, а не самопересекающимся. Поскольку синтаксис STL не требует соблюдения этого свойства, его можно игнорировать для приложений, в которых закрытость не имеет значения. Замкнутость имеет значение только постольку, поскольку программное обеспечение, которое разрезает треугольники, требует, чтобы она обеспечивала замкнутость результирующих 2D полигонов. Иногда такое программное обеспечение может быть написано для устранения небольших несоответствий, перемещая вершины, которые расположены близко друг к другу, так, чтобы они совпадали. Результат непредсказуем, но часто бывает достаточно.

Использование в других областях

STL модель из Чайник Юта рассматривается в Расширение MediaWiki 3D

Формат файла STL прост и удобен для вывода. Следовательно, многие системы автоматизированного проектирования системы могут выводить файл в формате STL. Хотя выходные данные просто создать, информация о связности сетки отбрасывается, поскольку идентичность общих вершин теряется.

Много автоматическое производство системы требуют триангулированных моделей. Формат STL не является наиболее эффективным с точки зрения памяти и вычислений методом передачи этих данных, но STL часто используется для импорта триангулированной геометрии в CAM система. Формат общедоступен, поэтому система CAM будет его использовать. Чтобы использовать данные, системе CAM, возможно, придется восстановить связь. Поскольку файлы STL не сохраняют физический размер единицы, система CAM запросит это. Стандартные единицы измерения - мм и дюйм.

STL также может использоваться для обмена данными между системами CAD / CAM и вычислительными средами, такими как Mathematica.

Изображение криволинейных поверхностей

Невозможно использовать треугольники для точного представления изогнутых поверхностей. Чтобы компенсировать это, пользователи часто сохраняют огромные файлы STL, чтобы уменьшить неточность. Использование собственных форматов файлов программного обеспечения для 3D-проектирования математические поверхности для сохранения деталей без потерь в небольших файлах.

История

STL был изобретен Albert Consulting Group для 3D системы в 1987 г.^[8] Формат был разработан для первых коммерческих 3D-принтеров 3D Systems. С момента первого выпуска формат оставался относительно неизменным в течение 22 лет. В 2009 году было предложено обновление формата, получившее название STL 2.0.^[9]^[10]

Смотрите также

Формат 3D-производства (3MF), стандарт для изготовления 3D-файлов
Формат файлов аддитивного производства (AMF), стандарт с поддержкой цвета, нескольких материалов и созвездий
PLY (формат файла), альтернативный формат файла
Воксель
Файл Wavefront .obj, формат файла определения трехмерной геометрии с .obj расширение файла
X3D, бесплатный стандарт ISO для 3D компьютерной графики

внешняя ссылка

Формат STL - Стандартный формат данных для Fabbers

[1] Спецификация интерфейса стереолитографии, 3D Systems, Inc., июль 1988 г.

[2] Спецификация интерфейса стереолитографии, 3D Systems, Inc., октябрь 1989 г.

[3] Спецификация файла SLC, 3D Systems, Inc., 1994 г.

[4] Гримм, Тодд (2004), Руководство пользователя по быстрому прототипированию, Общество инженеров-производителей, п. 55, ISBN 0-87263-697-6. Для формата используется много названий: например, «стандартный язык треугольников», «язык стереолитографии» и «язык тесселяции стереолитографии». На странице 55 говорится: "Чак Халл, изобретатель стереолитографии и основатель 3D Systems, сообщает, что расширение файла предназначено для стереолитографии ".

[5] Chua, C.K; Леонг, К. Ф .; Лим, С. С. (2003), Быстрое прототипирование: принципы и применение (2-е изд.), World Scientific Publishing Co, ISBN 981-238-117-1 Глава 6, Форматы быстрого прототипирования. Страница 237, «Файл STL (STeroLithography), как стандарт де-факто, использовался во многих, если не во всех, системах быстрого прототипирования». Раздел 6.2 Проблемы с файлом STL. Раздел 6.4 Восстановление файла STL.

[burns-6] а ^б ^c Бернс, Маршалл (1993). Автоматизированное производство. Прентис Холл. ISBN 978-0-13-119462-5.

[7] rs.com Исторический ресурс по 3D-печати, The StL Format: Standard Data Format for Fabbers, перепечатано из Marshall Burns, Automated Fabrication, http://www.ennex.com/~fabbers/StL.asp заявляя: «Представленный объект должен быть расположен в полностью положительном октанте. Другими словами, все координаты вершин должны быть положительно определенными (неотрицательными и ненулевыми) числами. Файл StL не содержит никакой информации о масштабе; координаты указаны в произвольных единицы."

[All3DP-8] «Формат файла STL для 3D-печати - простыми словами». Все3DP. 17 ноября 2016 г.. Получено 5 мая 2017.

[9] «STL 2.0 может заменить старый ограниченный формат файла». RapidToday. Получено 5 мая 2017.

[10] Хиллер, Джонатан Д.; Липсон, Ход (2009). «STL 2.0: предложение по универсальному формату файлов для аддитивного производства из нескольких материалов» (PDF). Корнелл Университет. Получено 5 мая 2017.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]